43 Биполярный транзистор в режиме переключения.
Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»).
Работа транзистора в режиме переключения
Биполярный транзистор широко используется в электронных устройствах в качестве ключа - функцией которого является замыкание и размыкание электрической цепи. Имея малое сопротивление во включенном состоянии и большое - в выключенном, биполярный транзистор достаточно полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ключевым элементам.
Схема транзисторного ключа показана на рисунке 3.15. Во входной цепи действуют источник смещения ЕБЭ, создающий обратное напряжение на эмиттерном переходе, источник управляющих импульсов прямого напряжения UВХ и ограничительный резистор RБ. Обычно RБ> > Н11Э. В выходной цепи включены сопротивление нагрузки RК и источник питания ЕКЭ.
Когда нет импульса на входе, транзистор находится в режиме отсечки и ток коллектора практически отсутствует IК» IКБ0 (точка А на выходных характеристиках
Рисунок 3.15
(рисунок 3.16,б). Напряжение на выходе транзистора uКЭ= ЕКЭ-IК× RК » ЕКЭ.
При подаче на вход транзистора импульсов прямого тока iБ=(UВХ- EБЭ)/RБ=IБ НАС, транзистор открывается, рабочая точка перемещается в точку Б (режим насыщения) и напряжение на коллекторе падает до значения uКЭ= ЕКЭ-IК НАС, RК=UКЭ ОСТ. При дальнейшем увеличении тока базы ток коллектора не увеличивается (рисунок 3.16,а) и напряжение на коллекторе не изменяется (рисунок 3.16,б).
а) |
б) |
Рисунок 3.16 |
|
44 Ключ на биполярном транзисторе.
Ключ (переключатель, выключатель) — электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.
Транзисторный ключ является основным элементом устройств цифровой электроники и очень многих устройств силовой электроники. Параметры и характеристики транзисторного ключа в очень большой степени определяют свойства соответствующих схем.
Ключи на биполярных транзисторах. Простейший ключ на биполярном транзисторе, включенный по схеме с общим эмиттером, и соответствующая временная диаграмма входного напряжения представлены на рис. 15.5.
Рис. 15.5. Ключ на биполярном транзисторе
Рассмотрим работу транзисторного ключа в установившихся режимах. До момента времени t1 эмиттерный переход транзистора заперт и транзистор находится в режиме отсечки. В этом режиме iк = –iб = Iко (Iко – обратный ток коллектора), iэ ≈ 0. При этом uRб ≈ uRк ≈ 0; uбэ ≈ –U2; uкэ ≈ –Ек.
В промежутке времени t1…t2 транзистор открыт. Для того, чтобы напряжение на транзисторе uкэ было минимальным, напряжение U1 обычно выбирают так, чтобы транзистор находится или в режиме насыщения, или в пограничном режиме, очень близким к режиму насыщения.